Frontier Materials & Technologies. 2022; : 70-80
Разработка методического и математического обеспечения реализации стратегии выявления критичных требований к сборке высокоточных изделий
https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-4-70-80Аннотация
Проблема совершенствования изготовления высокоточных приборов и машин приобрела первостепенное значение. Это обусловлено тем, что предъявляются постоянно возрастающие требования к качеству и точности изготовления подобных устройств, а традиционные подходы, предназначенные обеспечивать данные критерии, не являются в достаточной степени универсальными. Решить указанные проблемы позволяет разработанный подход – комплекс формализованных проектных процедур системы учета требований к сборке высокоточных изделий при проектировании технологических процессов механической обработки. Однако необходимо разработать дополнительные решения для обеспечения связи между конструкторской и технологической подготовкой производства. Актуальность работы определяется решением важной проблемы – совершенствования процедуры проведения конструкторского размерного анализа в рамках системы учета требований к сборке высокоточных изделий при проектировании технологических процессов механической обработки. Для решения предложена методика расчленения высокоточного изделия, основанная на выявлении базовой детали / сборочной единицы, и уточнена математическая модель формирования графа сопряжений и графа размеров, необходимая для выявления критичных (особо ответственных) требований к сборке и проведения конструкторского размерного анализа. Внедрение предложенных методик позволит выбирать рациональные технологии изготовления деталей на последующих этапах реализации проектных процедур системы учета требований к сборке высокоточных изделий при проектировании технологических процессов механической обработки. Это, в свою очередь, приведет к снижению трудоемкости и сокращению времени изготовления высокоточных изделий, повысит их качество и точность, а также позволит снизить издержки при конструкторско-технологической подготовке в условиях многономенклатурного производства.
Список литературы
1. Bazrov B.M. Classification of objects of technological preparation in the machining production // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1047. № 1. Article number 12048. DOI: 10.1088/1757-899X/1047/1/012048.
2. Суслов А.Г., Федонин О.Н., Петрешин Д.И. Фундаментальные основы обеспечения и повышения качества изделий машиностроения и авиакосмической техники // Вестник Брянского государственного технического университета. 2020. № 2. С. 4–10. DOI: 10.30987/1999-8775-2020-2020-2-4-10.
3. Вартанов М.В., Чунг Т.Ч. Сборочное производство: проблемы и решения // Станкоинструмент. 2020. № 2. С. 22–29. DOI: 10.22184/2499-9407.2020.19.02.22.29.
4. Назарьев А.В., Бочкарев П.Ю. Совершенствование математического, методического и алгоритмического обеспечения реализации укрупненного блока проектных процедур анализа требований к сборке высокоточных изделий // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020. № 4. С. 15–24. DOI: 10.18323/2073-5073-2020-4-15-24.
5. Lin P., Li M., Kong X., Chen J., Huang G.Q., Wang M. Synchronisation for Smart Factory – Towards IoT-enabled Mechanisms // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 2018. Vol. 31. № 7. P. 624–635. DOI: 10.1080/0951192X.2017.1407445.
6. Суслов А.Г., Федонин О.Н., Медведев Д.М. Проектирование функционально ориентированных технологических процессов // Вестник машиностроения. 2019. № 9. С. 66–71. EDN: TDBHLR.
7. Растегаев Е.В. Требования к САПР ТП в условиях параллельной инженерной разработки // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2019. № 4. С. 69–73. EDN: KXJQUX.
8. Базров Б.М., Троицкий А.А. Система коэффициентов производственной технологичности конструкции изделия // СТИН. 2020. № 3. С. 22–26. EDN: POUAVS.
9. Вартанов М.В., Чушенков И.И. Методология оценки технологичности изделий машиностроения // Станкоинструмент. 2019. № 2. С. 14–23. DOI: 10.22184/2499-9407.2019.15.02.14.22.
10. Чигиринский Ю.Л. Математические методы в технологическом проектировании // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2018. № 4. С. 13–20. EDN: RRLRLZ.
11. Li X., Zhang S., Huang B., Huang R., Xu C., Zhang Y. A survey of knowledge representation methods and applications in machining process planning // International journal of advanced manufacturing technology. 2018. Vol. 98. № 9-12. P. 3041–3059. DOI: 10.1007/s00170-018-2433-8.
12. Назарьев А.В., Бочкарев П.Ю., Бокова Л.Г. Комплексный подход для выполнения технологической подготовки многономенклатурных механообрабатывающих производств на основе учета особенностей сборки высокоточных изделий // Справочник. Инженерный журнал. 2019. № 3. С. 35–42. DOI: 10.14489/hb.2019.03.pp.035-042.
13. Митин С.Г., Бочкарев П.Ю., Шалунов В.В., Разманов И.А. Определение рациональных уровней отсева вариантов проектных решений в системе автоматизированного планирования технологических процессов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2021. № 3. С. 48–56. DOI: 10.18323/2073-5073-2021-3-48-56.
14. Назарьев А.В., Бочкарев П.Ю. Формализация требований к высокоточным изделиям на этапах технологической подготовки механосборочных производств // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 12. С. 39–45. DOI: 10.30987/2223-4608-2020-12-39-45.
15. Агафонова Е.Н., Захаров О.В. Классификация деталей машин с позиции их измерения // Современные материалы, техника и технологии. 2018. № 2. С. 12–16. EDN: UPLJAY.
16. Гаер М.А., Шабалин А.В. Геометрическая классификация деталей при анализе сборок с пространственными допусками // Известия МГТУ МАМИ. 2008. № 2. С. 355–361. EDN: LHTCCX.
17. Гаер М.А., Кузьмина Е.Ю. Конфигурационные многообразия квадратичных форм поверхностей деталей и сборок // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2019. № 2. С. 49–66. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).59-66.
18. Лелюхин В.Е., Колесникова О.В. Анализ и расчет размерных цепей на основе графов размерных связей // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2015. № 4. С. 29–34. EDN: VAXTID.
19. Гречников Ф.В., Тлустенко С.Ф. Проектирование технологических процессов сборки по критериям точности // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва. 2011. № 3-4. С. 38–43. EDN: OWYQOT.
20. Chakraborty S., Chowdhury R. Graph-theoretic-approach-assisted Gaussian process for nonlinear stochastic dynamic analysis under generalized loading // Journal of Engineering Mechanics. 2019. Vol. 145. № 12. Article number 04019105. DOI: 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001685.
Frontier Materials & Technologies. 2022; : 70-80
The development of methodological and mathematical tools for implementing the strategy of identifying critical requirements for assembling highly-precise goods
https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-4-70-80Abstract
The problem of improving the production of highly-precise devices and machines has primary importance. It is caused by the fact that the quality and accuracy of production of such devices impose increasingly stringent requirements, while standard approaches intended to ensure these criteria are insufficiently multipurpose. The developed approach – a complex of formalized design procedures for systems for accounting the requirements for the assembly of highly-precise goods when designing technological processes of mechanical treatment – allows solving these problems. However, it is necessary to develop additional solutions to ensure the relationship between the design and technological preproduction. The relevance of the study is in the solution of an important problem – the improvement of the procedure for carrying out the design-dimensional analysis within the system for accounting the requirements for the assembly of highly-precise products when designing technological processes of mechanical treatment. To solve this issue, the authors proposed the technique of component separation of a highly-precise good based on the identification of a base component / assembly unit and specified a mathematical model for the formation of a conjugation graph and a dimension graph, which is necessary to identify critical (vital) requirements to assembly and carrying out the design-dimensional analysis. Introducing the proposed techniques will allow choosing rational technologies for producing parts at further stages of implementation of design procedures of the system for accounting the requirements for the assembly of highly-precise goods when designing technological processes of mechanical treatment. In turn, it will cause labor intensity reduction and cutting the time of production of highly-precise goods and will allow decreasing costs during design-technological preparation within the conditions of multiproduct manufacture.
References
1. Bazrov B.M. Classification of objects of technological preparation in the machining production // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1047. № 1. Article number 12048. DOI: 10.1088/1757-899X/1047/1/012048.
2. Suslov A.G., Fedonin O.N., Petreshin D.I. Fundamental'nye osnovy obespecheniya i povysheniya kachestva izdelii mashinostroeniya i aviakosmicheskoi tekhniki // Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2020. № 2. S. 4–10. DOI: 10.30987/1999-8775-2020-2020-2-4-10.
3. Vartanov M.V., Chung T.Ch. Sborochnoe proizvodstvo: problemy i resheniya // Stankoinstrument. 2020. № 2. S. 22–29. DOI: 10.22184/2499-9407.2020.19.02.22.29.
4. Nazar'ev A.V., Bochkarev P.Yu. Sovershenstvovanie matematicheskogo, metodicheskogo i algoritmicheskogo obespecheniya realizatsii ukrupnennogo bloka proektnykh protsedur analiza trebovanii k sborke vysokotochnykh izdelii // Vektor nauki Tol'yattinskogo gosudarstvennogo universiteta. 2020. № 4. S. 15–24. DOI: 10.18323/2073-5073-2020-4-15-24.
5. Lin P., Li M., Kong X., Chen J., Huang G.Q., Wang M. Synchronisation for Smart Factory – Towards IoT-enabled Mechanisms // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 2018. Vol. 31. № 7. P. 624–635. DOI: 10.1080/0951192X.2017.1407445.
6. Suslov A.G., Fedonin O.N., Medvedev D.M. Proektirovanie funktsional'no orientirovannykh tekhnologicheskikh protsessov // Vestnik mashinostroeniya. 2019. № 9. S. 66–71. EDN: TDBHLR.
7. Rastegaev E.V. Trebovaniya k SAPR TP v usloviyakh parallel'noi inzhenernoi razrabotki // Vestnik Rybinskoi gosudarstvennoi aviatsionnoi tekhnologicheskoi akademii im. P.A. Solov'eva. 2019. № 4. S. 69–73. EDN: KXJQUX.
8. Bazrov B.M., Troitskii A.A. Sistema koeffitsientov proizvodstvennoi tekhnologichnosti konstruktsii izdeliya // STIN. 2020. № 3. S. 22–26. EDN: POUAVS.
9. Vartanov M.V., Chushenkov I.I. Metodologiya otsenki tekhnologichnosti izdelii mashinostroeniya // Stankoinstrument. 2019. № 2. S. 14–23. DOI: 10.22184/2499-9407.2019.15.02.14.22.
10. Chigirinskii Yu.L. Matematicheskie metody v tekhnologicheskom proektirovanii // Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii. 2018. № 4. S. 13–20. EDN: RRLRLZ.
11. Li X., Zhang S., Huang B., Huang R., Xu C., Zhang Y. A survey of knowledge representation methods and applications in machining process planning // International journal of advanced manufacturing technology. 2018. Vol. 98. № 9-12. P. 3041–3059. DOI: 10.1007/s00170-018-2433-8.
12. Nazar'ev A.V., Bochkarev P.Yu., Bokova L.G. Kompleksnyi podkhod dlya vypolneniya tekhnologicheskoi podgotovki mnogonomenklaturnykh mekhanoobrabatyvayushchikh proizvodstv na osnove ucheta osobennostei sborki vysokotochnykh izdelii // Spravochnik. Inzhenernyi zhurnal. 2019. № 3. S. 35–42. DOI: 10.14489/hb.2019.03.pp.035-042.
13. Mitin S.G., Bochkarev P.Yu., Shalunov V.V., Razmanov I.A. Opredelenie ratsional'nykh urovnei otseva variantov proektnykh reshenii v sisteme avtomatizirovannogo planirovaniya tekhnologicheskikh protsessov // Vektor nauki Tol'yattinskogo gosudarstvennogo universiteta. 2021. № 3. S. 48–56. DOI: 10.18323/2073-5073-2021-3-48-56.
14. Nazar'ev A.V., Bochkarev P.Yu. Formalizatsiya trebovanii k vysokotochnym izdeliyam na etapakh tekhnologicheskoi podgotovki mekhanosborochnykh proizvodstv // Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii. 2020. № 12. S. 39–45. DOI: 10.30987/2223-4608-2020-12-39-45.
15. Agafonova E.N., Zakharov O.V. Klassifikatsiya detalei mashin s pozitsii ikh izmereniya // Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii. 2018. № 2. S. 12–16. EDN: UPLJAY.
16. Gaer M.A., Shabalin A.V. Geometricheskaya klassifikatsiya detalei pri analize sborok s prostranstvennymi dopuskami // Izvestiya MGTU MAMI. 2008. № 2. S. 355–361. EDN: LHTCCX.
17. Gaer M.A., Kuz'mina E.Yu. Konfiguratsionnye mnogoobraziya kvadratichnykh form poverkhnostei detalei i sborok // Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie. 2019. № 2. S. 49–66. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).59-66.
18. Lelyukhin V.E., Kolesnikova O.V. Analiz i raschet razmernykh tsepei na osnove grafov razmernykh svyazei // Vestnik Inzhenernoi shkoly Dal'nevostochnogo federal'nogo universiteta. 2015. № 4. S. 29–34. EDN: VAXTID.
19. Grechnikov F.V., Tlustenko S.F. Proektirovanie tekhnologicheskikh protsessov sborki po kriteriyam tochnosti // Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika S.P. Koroleva. 2011. № 3-4. S. 38–43. EDN: OWYQOT.
20. Chakraborty S., Chowdhury R. Graph-theoretic-approach-assisted Gaussian process for nonlinear stochastic dynamic analysis under generalized loading // Journal of Engineering Mechanics. 2019. Vol. 145. № 12. Article number 04019105. DOI: 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001685.
